육안으로 보이지 않는 히든(hidden) 디스플레이 개발
육안으로 보이지 않는 히든(hidden) 디스플레이 개발
  • 한국과학경제
  • 승인 2020.01.19 14:23
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편광이나 외부환경 변화에 의해 보이는 초박막 편광 컬러 디스플레이
(그림 1) 정보를 숨길 수 있는 편광 컬러 디스플레이 육안으로는 정보(예시. QR코드)가 보이지 않지만 필요시 스마트폰 등을 이용해 편광(특정한 방향의 빛)을 쬐어주면 숨어있는 정보가 보이도록 설계한 편광 컬러 디스플레이. 또한 정보는 감춘 채 제품 색상과 유사한 색으로 만들 수 있어 제품의 심미성을 해치지 않으면서 정보를 전달할 수 있다.  (출처 광주과학기술원 송영민)
(그림 1) 정보를 숨길 수 있는 편광 컬러 디스플레이 육안으로는 정보(예시. QR코드)가 보이지 않지만 필요시 스마트폰 등을 이용해 편광(특정한 방향의 빛)을 쬐어주면 숨어있는 정보가 보이도록 설계한 편광 컬러 디스플레이. 또한 정보는 감춘 채 제품 색상과 유사한 색으로 만들 수 있어 제품의 심미성을 해치지 않으면서 정보를 전달할 수 있다. (출처 광주과학기술원 송영민)
(그림 2) 수분에 반응하는 다기능성 편광 컬러 디스플레이편광판(회색)을 회전시켜 빛의 방향을 조절하면 빛의 방향에 따라 QR코드의 패턴이 감춰졌다 드러났다 할 수 있는데 편광 이외 수분을 감지하여 패턴이 드러나도록 설계할 수 있다. 수분이 닿은 부분의 색이 변하면서 숨겨져 있던 패턴이 드러난다. (출처 : 광주과학기술원 송영민)
(그림 2) 수분에 반응하는 다기능성 편광 컬러 디스플레이편광판(회색)을 회전시켜 빛의 방향을 조절하면 빛의 방향에 따라 QR코드의 패턴이 감춰졌다 드러났다 할 수 있는데 편광 이외 수분을 감지하여 패턴이 드러나도록 설계할 수 있다. 수분이 닿은 부분의 색이 변하면서 숨겨져 있던 패턴이 드러난다. (출처 : 광주과학기술원 송영민)
(그림 3) 병과 유리잔에 부착된 편광 컬러 디스플레이의 구동 이미지병에 붙은 종이라벨에 편광 컬러 디스플레이를 적용하면 평소에는 육안으로 보이지 않지만 스마트폰이나 편광판을 가져다 대면 패턴이 드러나 제품에 대한 정보를 확인할 수 있다. 한편 편광 컬러 디스플레이가 부착된 유리잔에 음료를 따르면 수분에 반응해 숨어 있던 패턴이 드러나 사용자가 정보를 확인할 수 있다.  (출처 : 광주과학기술원 송영민)
(그림 3) 병과 유리잔에 부착된 편광 컬러 디스플레이의 구동 이미지병에 붙은 종이라벨에 편광 컬러 디스플레이를 적용하면 평소에는 육안으로 보이지 않지만 스마트폰이나 편광판을 가져다 대면 패턴이 드러나 제품에 대한 정보를 확인할 수 있다. 한편 편광 컬러 디스플레이가 부착된 유리잔에 음료를 따르면 수분에 반응해 숨어 있던 패턴이 드러나 사용자가 정보를 확인할 수 있다. (출처 : 광주과학기술원 송영민)
히든 편광 디스플레이 개발 연구팀 사진 : 왼쪽부터 김영재 연구원(박사과정), 송영민 교수, 고주환 연구원(석사과정), 유영진 연구원(박사과정)
히든 편광 디스플레이 개발 연구팀 사진 : 왼쪽부터 김영재 연구원(박사과정), 송영민 교수, 고주환 연구원(석사과정), 유영진 연구원(박사과정)

 

【한국과학경제=이수근 기자】 감각적이고 간결한 와인라벨. 와이너리의 역사 등을 라벨에 담고 싶지만 그 자체가 디자인인 와인병의 특성상 쉽지 않다. QR코드에 정보를 담을 수 있지만 이 패턴조차 보이길 원하지 않는다면.

육안으로는 보이지 않지만 특정 방향의 빛, 편광을 쬐어주면 나타나는 편광 디스플레이에 대한 연구가 활발한 가운데 국내에서 의미있는 성과가 나왔다.

일반적인 전자기파는 모든 방향으로 진동하는 빛이 혼합된 상태이나 특정한 광물질이나 광학필터를 사용해 특정 방향으로 편광(polarization)된 빛을 얻을 수 있다.

한국연구재단은 송영민 교수(광주과학기술원) 연구팀이 무수히 많은 나노기둥을 비스듬히 증착시키는 방법으로 편광에 따라 서로 다른 색상을 표현할 수 있는 초박막 편광 디스플레이를 개발했다고 밝혔다.

심미성을 해치지 않으면서 정보를 제공하는 제품 패키징이나 IoT 등을 통해 정보가 기록되고 공유되는 상황에서 원치않는 정보의 노출을 막는 광학보안(optical security) 기술로서도 주목받는다.

기존 편광 디스플레이는 정교한 나노기둥 정렬의 어려움으로 수 마이크로미터 면적으로 만드는 데 그쳤고, 소재가 딱딱해 다양한 표면에 부착하기에 불리했다.

이 때문에 보다 넓은 면적에 유연한 재료로 편광 디스플레이를 구현하는 것이 실용성을 높이기 위한 관건이었다.

연구팀은 간단한 빗각증착법*으로 자기정렬형 나노기둥*을 유연한 기판 위에 센티미터 수준의 면적으로 넓게 증착하는 데 성공했다.

또한 다양한 제품의 색상과 비슷한 색을 구현하기 위해 표준 RGB 색 공간*의 80%가량 이상 구현할 수 있도록 했다.

아울러 다양한 용도에 따라 패턴을 감추고 드러낼 수 있는 감도를 조절하기 위해 다양한 색 변화량* 범위를 설계했다.

한편 편광 이외 외부환경 변화에 반응하도록 설계, 표면에 물이 닿았을 때 감춰진 패턴을 드러내는 기능도 구현했다. 습기 같은 보관환경이나 외부환경으로부터의 오염을 감지하는 용도로 응용될 수 있다.

간단한 공정과 소량의 재료로 아주 얇은 편광 디스플레이를 기존 보다 넓은 면적으로 구현한 것이 성과다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 미래소재디스커버리사업, 기초연구실지원사업 및 산업통상자원부, ㈜삼성전자의 지원으로 수행된 이번 연구의 결과는 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)에 1월 8일 게재되었다.

■용어설명

*빗각증착법(Glancing angle deposition method): 기판의 표면에 어떤 물질을 증착 할 때 비스듬히 증착 물질을 입사하여 증착하는 방법이다. 연구에서는 이를 통해 다공성 박막을 증착했다

* 자기정렬형 나노기둥(self-aligned nanocolumns) : 포토리소그래피와 같은 복잡한 나노 공정 없이 간단한 물리적 증착방법을 통해 제작할 수 있는 정렬된 나노 기둥

* 표준 RGB 색 공간(standard RGB): 1996년에 미국의 컴퓨터 기업인 마이크로소프트와 HP가 협력하여 만든 모니터 및 프린터 표준 RGB 색 공간이다.

* 색 변화량(color difference): 서로 다른 두 색에 대해서 색 차이의 정도를 정량적으로 계산한 값으로, 이 값이 클수록 색 인간이 인지하는 색 차이가 크다.


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